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生物技术通报
生物技术通报

路铁刚

月刊

1002-5464

biotech@caas.cn

010-82109925，82109903

100081

北京海淀区中关村南大街12号

生物技术通报/Journal Biotechnology BulletinCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊客观报道国内外生物技术领域基础研究成果及其在农、林、牧、渔及医药、食品、轻工、环保领域中的应用和产业化趋势。内容包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生化工程、蛋白质工程以及生物工程的应用、研究现状和新的实验技术与方法等。
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    羊痘病毒与羊口疮病毒双重RPA-LFD检测方法的建立与应用

    王玲玲马爱红宋前进王小龙...
    103-111页
    查看更多>>摘要：[目的]旨在建立一种基于重组聚合酶(recombinase polymerase amplification,RPA)检测技术结合测流层析试纸条(lateral flow dipstick,LFD)快速鉴别检测羊痘病毒(capripox virus,CaPV)与羊口疮病毒(orf virus,ORFV)的双重RPA-LFD检测方法.[方法]选取CaPV P32 基因及ORFV 011 基因的保守片段,进行目的片段扩增并构建重组质粒;设计CaPV及ORFV RPA引物各 3 对,CaPV-HP、ORFV-HP探针各 1 条;进行单重基础RPA引物筛选试验;对双重RPA-LFD的反应时间及反应温度进行优化;探索双重RPA-LFD最佳引物配比体系及最佳探针配比体系;进行双重RPA-LFD灵敏度、特异性及重复性试验;用所建立的方法对采集的 55 份临床样品进行检测.[结果]引物筛选试验结果显示,引物对CaPV-RPA-F3/R3、ORFV-RPA-F1/R1 的特异性最强、扩增效率最高;该方法在反应温度为 39℃、反应时间为 11 min的反应条件下扩增效率最佳;CaPV-RPA-F3/R3、ORFV-RPA-F1/R1的最佳引物配比为 0.8 μL∶1.6 μL,CaPV-HP、ORFV-HP的最佳探针配比为 0.1 μL∶0.9 μL;双重RPA-LFD灵敏性试验最低检出限为CaPV/ORFV 4.65/3.94×100 copies/μL;特异性试验结果显示与PPRV、IBRV、Sau、SPN均无交叉反应;临床样品检测结果显示RPA-LFD检测阳性率与PCR检测阳性率相符合.[结论]成功建立了CaPV与ORFV双重RPA-LFD快速检测方法,可用于临床中CaPV与ORFV混合感染的快速鉴别诊断.

    羊痘病毒羊口疮病毒RPA-LFD鉴别诊断混合感染

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    小麦烯醇化酶基因ENO2的可变翻译分析和原核表达

    张娜刘梦楠屈展帆崔祎平...
    112-119页
    查看更多>>摘要：[目的]鉴定重要农作物小麦(Triticum aestivum L.)上参与糖酵解的烯醇化酶家族成员ENO2 编码基因TaENO2,分析TaENO2 的可变翻译特征及产物蛋白的烯醇化酶活性.[方法]采用生物信息学方法鉴定小麦基因组中的TaENO2 基因;选择1 个TaENO2 为代表,以原生质体为受体通过外源表达方法分析该基因的可变翻译产物,通过原核表达和亲和层析过程纯化该基因的重组蛋白产物并测定其烯醇化酶活性.[结果]小麦的六倍体基因组中含有 3 个部分同源的TaENO2 基因,3 个基因的产物蛋白含有保守的烯醇化酶活性中心,编码烯醇化酶蛋白序列第 94 位甲硫氨酸残基(M94)的ATG密码子(ATGM94)是潜在的内部可变翻译起始位点.在原生质体中,外源导入的TaENO2 表达出定位于细胞质和细胞核的全长产物烯醇化酶和定位于细胞核的N端截短产物转录抑制因子TaMBP-1 两种蛋白,而外源导入的突变ATGM94 后的TaENO2基因只表达全长产物烯醇化酶.获得了纯度较高的可溶性重组蛋白GST-TaENO2,该重组蛋白在体外能够催化由 2-磷酸-甘油酸(2-PGA)向磷酸烯醇丙酮酸(PEP)转变的烯醇化酶反应.[结论]小麦基因组含有 3 个烯醇化酶ENO2 编码基因TaENO2.在外源表达的情况下,TaENO2 表现可变翻译特征,可分别从第一起始密码子和内部ATGM94 密码子处起始表达出全长形式的烯醇化酶蛋白和N端截短形式的TaMBP-1 蛋白.原核表达的重组蛋白GST-TaENO2 具有体外烯醇化酶活性.

    小麦烯醇化酶ENO2可变翻译原核表达

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    胡萝卜抽薹相关性状全基因组关联分析

    孔小平陈利文刘思思严湘萍...
    120-130页
    查看更多>>摘要：[目的]胡萝卜受低温及长日照的影响易发生先期抽薹现象,挖掘与胡萝卜抽薹性状相关联的SNP位点及候选基因,有利于胡萝卜耐抽薹新品种的选育.[方法]以 240 份胡萝卜种质资源为材料,分别在 2021 年及 2022 年调查胡萝卜抽薹(抽薹时间、抽薹率、薹高、抽薹速度)性状,基于质控得到的高质量SNP位点进行抽薹相关性状的GWAS分析.[结果]240 份胡萝卜种质资源的抽薹性状具有丰富的遗传多样性,对 2 年的数据进行分析发现各性状表型均有较大的变异,抽薹率的变异系数最大为 144.32%、187.89%,抽薹时间的变异系数同比最小为 94.89%和 74.63%,BLUE值降低了环境所带来的误差,其变异系数最小为 22.53%.相关性分析结果表明,2021 年抽薹率与 2022 年的抽薹性状呈显著正相关,与BLUE值为极显著相关,BLUE值除与 2021 年的抽薹时间无显著相关外,与其它性状均为极显著相关.GWAS分析共检测到与抽薹性状显著相关的 344 个SNP 标记位点,其中有 20 个多效位点,根据注释信息筛选出 29 个与抽薹相关的候选基因,主要与光周期途径、春化途径和开花整合子有关.[结论]通过GWAS分析获得多个与抽薹性状相关联的SNP位点,并挖掘到相关候选基因.

    胡萝卜种质资源抽薹全基因组关联分析SNP标记

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    香蕉ELF3的克隆与表达分析

    郝思怡张君珂王斌曲朋燕...
    131-140页
    查看更多>>摘要：[目的]早花基因 3(EARLY FLOWERING3,ELF3)是生物钟系统核心振荡器的重要组成成员,在植物生物钟和开花调控及逆境胁迫等过程扮演重要角色.目前尚无香蕉ELF3 的相关报道,为揭示ELF3 在香蕉抵御逆境胁迫中的功能对其进行了鉴定、克隆和表达分析.[方法]克隆了从香蕉基因组鉴定获得的 4 个MaELF3 成员(MaELF3-1-MaELF3-4),利用生物信息学手段分析了它们的序列特征,基于转录组数据和实时荧光定量PCR研究了它们在高低温胁迫、香蕉枯萎病菌FocTR4 侵染及茉莉酸甲酯(MeJA)和脱落酸(ABA)处理后的表达模式.[结果]4 个MaELF3 的CDS长度介于 2 058-2 301 bp,可编码 685-766 aa.除MaELF3-4 含 3 个外显子外,其余MaELF3s均含 4 个外显子.4 个MaELF3s均为定位于细胞核的不稳定碱性蛋白;与温带植物ELF3s不同,MaELF3s和多种热带植物的ELF3 均无朊病毒样结构域(PrD).系统进化结果显示,MaELF3-2 和MaELF3-4 与拟南芥ELF3(At2g25930)亲缘关系最近;MaELF3-1 和MaELF3-3 分别与粗柄象腿蕉(Ensete ventricosum)和野蕉(Musa balbisiana)ELF3 亲缘关系最近.MaELF3s启动子上存在一些光、激素(MeJA、ABA等)和逆境胁迫(干旱、低温等)响应相关元件.基因表达分析结果显示,所有 4 个MaELF3s在香蕉叶片中的表达均受ABA和JA影响,且它们在香蕉根系中的表达受FocTR4 显著抑制;除MaELF3-4外其他成员的表达均受高低温显著抑制.[结论]MaELF3s参与了香蕉对不同逆境胁迫的响应.

    早花基因3香蕉基因克隆序列和表达分析逆境响应

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    石仙桃中4种转录因子鉴定及其组织表达的研究

    刘保财张武君赵云青黄颖桢...
    141-152页
    查看更多>>摘要：[目的]石仙桃Pholidota chinensis Lindl为珍稀濒危的附生兰,附生较地生而言进化出了许多特殊的形态结构和生理生化特性,而转录因子对调控植物的生长发育具有作用,旨在探讨和发掘石仙桃中调控其生长发育的转录因子.[方法]利用PacBio和Illumina测序技术获得石仙桃的全长转录组数据以及在根、根状茎、假鳞茎和叶片中的基因表达量,通过进一步生信分析,探讨石仙桃 4 种转录因子家族成员、理化特性及其组织表达特异性,并用氯化钠(NaCl)和茉莉酸甲酯(MeJA)诱导逆境胁迫,用RT-qPCR分析了C2H2家族和bHLH家族的表达量.[结果]石仙桃中鉴定的4种转录因子及其家族成员转录本为:C2H2家族21个、bHLH家族 27 个、WRKY家族 30 个、bZIP家族 19 个,这 4 个家族及其成员主要为亲水的不稳定性蛋白,亚细胞定位主要位于细胞核内,bHLH家族的部分成员位于细胞质、叶绿体等细胞器中,各基因家族均具有典型的保守结构域特征,在石仙桃的根、根状茎、假鳞茎和叶片呈现出明显的组织特异性.21 个C2H2 家族和 27 个bHLH家族中所有基因表达均受NaCl和MeJA影响,但家族成员受到促进或抑制表达及其表达量存在差异.[结论]鉴定了石仙桃中 4 个转录因子家族成员的数量,各家族成员主要是位于细胞核内的亲水不稳定性蛋白,并具有保守结构域特征和组织表达特异性.

    石仙桃C2H2bHLHWRKYbZIP理化特性组织表达

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    刺梨SOD基因家族鉴定与表达模式分析

    文洁杜元欣吴安波杨广容...
    153-166页
    查看更多>>摘要：[目的]超氧化物歧化酶(SOD)是植物体内氧自由基的天然清除剂,对于保护植物免受环境胁迫起着关键作用,了解其在刺梨响应干旱胁迫中的作用,为深入研究刺梨SOD基因家族的功能提供基础.[方法]通过生物信息学对刺梨SOD基因家族进行系统鉴定和分析,对其理化性质、染色体位置、基因结构、亚家族进化、顺式作用元件和WGCNA进行全面分析,并利用RT-qPCR分析刺梨SOD基因家族在干旱胁迫下的表达模式.[结果]刺梨SOD基因家族有 9 个成员,包括 4 个Cu/ZnSOD基因、3 个MnSOD基因和 2 个FeSOD基因,分布在 5 条染色体上.基因结构显示,同一亚家族成员的基序组成较为相似,但内含子/外显子排列和数量差异较大.亚家族进化分析发现,MnSOD亚家族较原始,其在所有蛋白质位置都表现出高度保守性,其次是FeSOD和Cu/ZnSOD,Cu/ZnSOD亚家族各序列之间差异较大,又可以分为 3 个亚类.顺式作用元件分析显示,该家族基因参与多种植物激素、生长发育以及胁迫响应,特别是RrCSD2 启动子区含有类黄酮生物合成元件(MBSI).进一步通过转录组和WGCNA分析发现,RrCSD2 所在模块的基因显著富集到黄酮和黄酮醇生物合成、类黄酮生物合成和花生四烯酸代谢等途径,表明RrCSD2可能参与类黄酮代谢过程.RT-qPCR结果显示,在干旱胁迫下,除RrMSD1 和RrMSD2 的表达水平显著下降外,其余 7 个基因的表达水平总体呈现上升趋势,特别是RrCSD2和RrCSD3的表达水平显著上调.[结论]刺梨SOD基因在干旱胁迫中起到重要作用.

    刺梨SOD基因亚家族进化WGCNA分析干旱胁迫

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    猕猴桃AcHSP20基因家族的鉴定及表达分析

    侯雅琼郎红珊闻蒙蒙谷易云...
    167-178页
    查看更多>>摘要：[目的]鉴定分析了猕猴桃的小热休克蛋白(HSP20s/sHSPs)基因家族,为猕猴桃AcHSP20 基因的生物学功能研究和猕猴桃的抗性育种奠定基础.[方法]基于猕猴桃全基因组数据,利用生物信息学方法对猕猴桃AcHSP20基因家族进行鉴定,并分析了家族成员的理化性质、系统进化、染色体定位、基因结构、亚细胞定位及启动子.同时利用荧光定量PCR技术分析了猕猴桃AcHSP20 基因在非生物胁迫和激素处理后的表达变化情况.[结果]鉴定获得 34 个AcHSP20 基因家族成员.其编码蛋白的氨基酸数目为 85-371,分子量介于 9.93-40.18 kD,等电点介于 4.4-9.3,AcHSP20s多定位于细胞质和叶绿体.34 个基因分布在 17 条染色体上,多数没有或只有一个内含子.基因的启动子含有植物激素和非生物胁迫响应元件.所有测定的AcHSP20 基因在猕猴桃的根茎叶中均有表达且在高温及其他多种非生物胁迫和植物激素处理下差异表达显著.[结论]AcHSP20基因家族成员在猕猴桃的高温、ABA、MeJA、NaCl等逆境胁迫响应中发挥重要作用.

    猕猴桃AcHSP20基因家族基因特征生物信息学

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    油茶SWEET基因家族的全基因组鉴定及表达分析

    杜兵帅邹昕蕙王子豪张馨元...
    179-190页
    查看更多>>摘要：[目的]挖掘参与油茶糖代谢及逆境响应的糖外排转运子(sugars will eventually be exported transporters,SWEETs).[方法]利用生物信息学方法分析油茶SWEETs家族的基因结构、蛋白基序、染色体定位、共线性关系、启动子区顺式作用元件及上游调控因子等,并利用RT-qPCR分析CoSWEETs在不同时期、不同组织及不同逆境胁迫下的基因表达情况.[结果]从油茶中鉴定得到 14 个CoSWEETs基因,不均匀分布于 10 条染色体上,不同成员间内含子-外显子数目存在差异.根据系统进化关系,14 个CoSWEETs可分为 4 个分支,均具有 1-2 个MtN3 保守结构域,同一分支具有相似的基因结构和基序.根据启动子顺式作用元件和上游转录因子预测的分析结果,CoSWEETs启动子中含有多个与生长发育、植物激素和应激相关的调节元件,其表达可能受到ERF、DOF、BBR-BPC、MYB等转录因子的调控.RT-qPCR分析表明大部分CoSWEETs成员在果实和根中高表达,在种子中的表达水平与发育时期相关,并根据低温、高盐和干旱等非生物胁迫下CoSWEETs的表达模式挖掘出CoSWEET1、CoSWEET2、CoSWEET17 等响应油茶低温、干旱或高盐胁迫的基因.[结论]CoSWEET基因的表达受到多种激素及转录因子调控,并在油茶种子发育与逆境胁迫响应中发挥重要作用.

    油茶SWEET蛋白结构表达模式分析非生物胁迫

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    沙棘NRAMP基因家族鉴定及铅胁迫下表达分析

    李嘉欣李鸿燕刘丽娥张恬...
    191-202页
    查看更多>>摘要：[目的]NRAMP(natural resistance-associated macrophage protein)基因家族是一类广泛存在于植物中的天然抗性相关巨噬蛋白,对植物中二价金属离子的细胞转运具有关键作用.为挖掘沙棘NRAMP基因家族响应重金属铅胁迫的关键基因,阐明沙棘响应重金属铅胁迫的分子机制.[方法]利用生物信息学技术鉴定沙棘NRAMP家族成员,对编码该家族蛋白的理化性质、系统进化、基因结构、保守基序、顺式作用元件、不同浓度铅胁迫下的NRAMP基因表达谱、种内种间共线性、蛋白互作网络进行综合分析.[结果]NRAMP基因家族的 11 个成员不均匀分布于 7 个染色体上,被分为Group1-Group3 三大类群.NRAMP基因家族成员的启动子具有丰富的激素应答、分生组织表达和环境应激响应元件.转录组分析表明,沙棘NRAMP基因家族的 11 个成员在不同浓度的铅离子胁迫下呈现差异表达,其中 8 个基因在 1 000 mg/kg的铅胁迫下显著下调,7 个基因在高浓度铅胁迫(5 000 mg/kg)下表达上调,并对选定的 6 个沙棘NRAMP基因进行了RT-qPCR验证.沙棘与单子叶植物小麦NRAMP基因家族的种间共线性比率高于双子叶植物拟南芥.蛋白质互作网络分析表明,沙棘NRAMP基因家族成员HrLNRAMP8 可能主要通过乙烯途径调控重金属的吸收转运.[结论]在全基因组范围内从沙棘中系统鉴定得到 11 个HrLNRAMP家族成员.Group2 亚族成员基因结构最复杂且一致性较低;所有的沙棘NRAMP成员都含有NRAMP家族特有的转运基序motif1.不同基因家族成员在铅胁迫条件下的表达具有偏好性,该基因家族通过响应重金属铅离子胁迫来调控基因表达水平,从而降低重金属胁迫带来的伤害.

    沙棘基因家族生物信息学分析重金属胁迫表达分析

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    草珊瑚中类胡萝卜素合成的内源激素调控机制分析

    吴迪游小凤郑亦铮林楠...
    203-214页
    查看更多>>摘要：[目的]为了探究草珊瑚[Sarcandra glabra(thunb)nakai]不同器官中内源激素对类胡萝卜素差异积累的可能调控机制.[方法]通过代谢组学方法分析草珊瑚中内源激素和类胡萝卜素代谢物在不同器官间的差异分布情况,结合转录组学技术挖掘草珊瑚类胡萝卜素相关差异酶基因,进一步预测参与调控差异酶基因的转录因子及其激素相关顺式响应元件,从而分析内源激素对类胡萝卜素差异积累的可能调控作用.[结果]吲哚-3-羧酸(indole-3-carboxylic acid)、反式茉莉酸[(-)-jasmonic acid]、二氢茉莉酮酸甲酯(ethyl dihydrojasmonate)、油菜素甾酮(castasterone)、油菜素内酯(brassinolide)等 7 种内源激素在叶中的含量更高,与角黄素(canthaxanthin)、海胆酮(echinenone)、新黄质(neoxanthin)和念珠藻黄素(nostoxanthin)等 8 种差异代谢物等富集部位一致;而脱落酸(abscisic acid,ABA)、赤霉素 4,5-甲氧基水杨酸(gibberellin 4,5-methoxysalicylic acid)、二氢茉莉酸(dihydrojasmonic acid)和 5,6-二羟基吲哚(5,6-dihydroxyindole)在根中的含量更高,与脱落酸醛(abscisic aldehyde)、4,4'-二聚戊烯(4,4'-aiapolycopenedial)、花药黄质(antheraxanthin)这 3 种差异代谢物富集部位一致;关键转录因子MYB106、SPL1、NAC015、ERF064、WRKY44、BHLH116 可通过响应AUX、SA、GA、ABA、Me_JA等植物激素的刺激,参与调控类胡萝卜素合成途径的DXS、VDE、ABA2、AOG、ZEP、CYP97C1、DWARF27、CRTISO、LCYB、PSY这 10 种代谢酶的表达.实时荧光定量PCR(quantitative real-time polymerase chain reaction,RT-qPCR)结果表明,随机选取的 8 个差异基因表达趋势与转录组测序结果一致.[结论]筛选出草珊瑚叶和根与类胡萝卜素相关的 15 种差异内源激素与 11 种差异代谢物,预测了 6 种转录因子参与调控 10 种代谢酶.

    草珊瑚类胡萝卜素转录组代谢组

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